Качество регулирования САУ

Качество работы САУ оценивают по величинам статической и динамической ошибок. По этим характеристикам автоматиче­ские системы бывают статические и астатические.

Статическая ошибка - это разность величин регулируемого параметра в исходном и конечном (после окончания регулирова­ния) состояниях равновесия системы.

 

Рисунок 6.17-График регулирования астатической (а) и статической (б) САУ.

 

В астатической системе статическая ошибка равна нулю, т.е. система после процесса регулирования возвращается в исходное состояние равновесия. В астатических САУ конечное и исходное равновесие совпадает с заданием. Поэтому в этих САУ динами­ческая ошибка равна максимальному отклонению параметра в процессе регулирования (рис. 6.17а).

В статической системе в установившемся состоянии - через достаточно долгое время после начала регулирования т, всегда имеется статическая ошибка регулирования (рис.6.17б).

Динамическая ошибка - это максимальное в процессе регули­рования отклонение регулируемого параметра от конечного со­стояния равновесия

Время регулирования - это отрезок времени ∆τс момента на­несения на замкнутую САУ возмущающего воздействия, по исте­чении которого отличие регулируемого параметра от конечного состояния равновесия становится равным и меньше ± 5% от за­данной величины. Если заданная величина равна нулю, то ± 5% берут от величины динамической ошибки.

Перерегулирование - это динамическая ошибка, отнесённая к номинальной величине регулируемого параметра в процентах. Перерегулирование вычисляют по формуле:

Степень затухания - это показатель качества, который харак­теризует, насколько процентов уменьшается амплитуда колеба­ний выходного сигнала системы за один период колебаний. Сте­пень затухания ψопределяется по формуле:

где: ∆3 - амплитуда колебаний третьего периода. Если ∆3 =0, то ψ= 100%.

Обобщённый показатель качества. Для определения величи­ны этого показателя вычисляют интеграл (площадь подынте­гральной фигуры) изменения в процессе регулирования выходно­го сигнала системы за период времени регулирования:

∆- амплитуду колебании берут в квадрате, чтобы просумми­ровать как положительные, так и отрицательные отклонения вы­ходного сигнала. Естественно, чем меньше динамическая, стати­ческая ошибки и время регулирования, тем меньше величина ин­теграла J и выше качество работы САУ.

Оптимальные процессы регулирования.

На практике часто требования к качеству работы проекти­руемой САУ задаются не в виде величины отдельных показате­лей качества, а в виде требования реализации одного из трёх оп­тимальных процессов регулирования.

Первый из них - апериодический процесс регулирования по­казан на рис. 6.18а.

Регулируемый параметр после отклонения плавно возвраща­ется к заданной величине. В этом процессе по сравнению с двумя последующими будет минимально время регулирования, но мак­симальна динамическая ошибка. Второй - процесс регулирования с 20% перерегулированием условно дан на рис. 6.18б. В этом процессе по сравнению с апе­риодическим меньше динамическая ошибка, но больше время ре­гулирования. Для этого процесса перерегулирование не должно превышать 20%.

Третий- процесс регулирования с минимальным интеграль­ным показателем качества (рис. 6.18в). В этом процессе регули­рования интегральный показатель качества сведён к минимуму, а из трёх рассмотренных оптимальных процессов регулирования будет минимальная динамическая ошибка, но время регулирова­ния - максимальное.

Выбор оптимального процесса из трёх определяется видом технологического процесса объекта управления. Иногда кратко­временная большая динамическая ошибка может быть очень опасна. Например, при управлении давлением пара в котле. Для такого объекта апериодический процесс не самый лучший. В не­которых случаях большое время перерегулирования может быть опасным для проведения операции - например, при выпечке хле­ба значительное повышение температуры в печи не может быть длительным.

 

6.7 Синтез и коррекция САР

В ТАУ можно выделить две характерные задачи:

1) в заданной САУ найти и оценить переходные процессы -это задача анализа САУ;

2) по заданным переходным процессам и основным показате­лям разработать САУ - это задача синтеза САУ.

Вторая задача сложнее ввиду своей неоднозначности, многое определяется творческими способностями проектировщика. По­этому обычно задача синтеза САУ ставится ограниченно. Счита­ется, что основная часть системы уже задана, что обычно имеет место. Требуется синтезировать корректирующие звенья, то есть выбрать их схему и параметры. При этом необходимо, чтобы в результате коррекции САУ обеспечивался требуемый запас ус­тойчивости, точность управления в установившихся режимах и качество управления в динамических режимах.

Рисунок 6.18 - Оптимальные процессы регулирования:

а) апериодический; б) колебательный с 20% перерегулированием;

в) колебательный с минимальным интегральным показателем качества

 

В тех случаях, когда устойчивость и необходимые качества не могут быть достигнуты путем изменения параметров системы (коэффициентов передачи, постоянных времени), то применяется коррекция. Коррекция представляет собой введение в систему дополнительных элементов, называемых корректирующими.

Корректирующие элементы (устройства) могут быть включе­ны в структуру САР различными способами. Корректирующее устройство может быть включено в прямую цепь последователь­но (рис.6.19).

Последовательные корректирующие устройства обычно при­меняют в тех случаях, когда сигнал управления представляет со­бой напряжение постоянного тока. Если корректирующее уст­ройство вводит производную от сигнала рассогласования ∆, то происходит увеличение запаса устойчивости и повышение каче­ства переходного процесса. При введении интеграла и производ ной от сигнала рассогласования обеспечивается астатизм в соче­тании с сохранением устойчивости и качества переходной харак­теристики.

Рисунок 6.19 - Последовательная коррекция.

 

Применяется также включение корректирующего устройства в виде обратной связи (рис.6.20).

Рисунок 6.20 - Коррекция в виде обратной связи.

 

Обычно параметры корректирующего устройства выбирают таким образом, чтобы выполнялось соотношение:

В этом случае свойства участка цепи, где включена коррек­ция и изменены её параметры, не оказывают влияния на свойства всей системы. Это важное свойство является причиной широкого применения коррекции в виде обратной связи. Обратная связь здесь обычно является отрицательной.

Применяется третий способ коррекции - параллельный (рис.6.21).

Параллельная коррекция имеет меньшие возможности, чем две предыдущие разновидности.

Вместе с тем параллельное корректирующее устройство при меньшей сложности обеспечивает нужное преобразование сигнала рассогласования.

Выбор параметров корректирующих устройств производится исходя из критериев устойчивости и проверяется по оценкам ка­чества переходных процессов.

Рисунок 6.21 - Параллельная коррекция.

 

 

Модуль 2 «Технические средства автоматики»

Лекция № 7. «Элементная база устройств автоматики»








Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 6862;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.